11º Tema - Modelo e dinâmica da estrutura interna da geosfera

Contributos para o conhecimento da estrutura interna da Terra

Muitos ramos da ciência, como a Sismologia, a Vulcanologia, a Planetologia e a Astrologia, contribuiram para a definição de um modelo da estrutura interna da Terra e, ainda, os princípios básicos do seu funcionamento, isto é, da sua dinâmica.

Contributos da Sismologia

Em 1906, Oldham verificou que as ondas P, registadas no pólo oposto ao epicentro de um sismo, se encontravam atrasadas em comparação com as registadas nas proximidades do epicentro. Para explicar este atraso, propôs a existência de um núcleo central composto por uma matéria diferente, que transmite as ondas com menor velocidade. Assim, admitiu-se a existência de um núcleo, assinalado por uma descontinuidade, ou seja, por uma mudança radical nas propriedades e na composição dos elementos que constituem o seu interior.

Gutenberg, 7 anos mais tarde, localizou esta descontinuidade em profundidade ao observar que para cada sismo existe um sector da superfície onde é impossível registar ondas sísmicas directas. Estas ondas podiam ser reflectidas ou refractadas.

Assim podemos definir três formas de desenvolvimento de uma onda sísmica:

• onda directa - onda inicial que não interage com nenhuma superfície de descontinuidade, não sofrendo reflexões nem refracções
• onda reflectida - é uma nova onda que se propaga, a partir de uma superfície de descontinuidade, em sentido contrário e no mesmo meio em que a onda inicial se estava a propagar
• onda refractada - é uma onda transmitida para outro meio, por uma superfície de descontinuidade.

A faixa de superfície terrestre onde não é possível registar ondas sísmicas directas tem o nome de sombra sísmica. Gutenberg determinou que a distância angular desta zona ao epicentro é constante, situando-se entre os 103º e os 142º. Fazendo a conversão para a distância quilométrica, a zona de sombra situa-se entre os 11 459 km e os 15 789 km de distância ao epicentro.

A análise comparada de séries de sismogramas de diferentes estações sismográficas permitiu a Gutenberg calcular a profundidade desta descontinuidade - 2900 km, na época; contudo, este valor já sofreu alterações, localizando-se nos 2891 km de profundidade. Esta fronteira assinala o início do núcleo e tem o nome de descontinuidade de Gutenberg.

Com isto, verificou-se que o núcleo descoberto por Gutenberg era líquido, visto que a velocidade das ondas S se anula.

Em 1936, Inge Lehman concluiu que as onas P chcam contra "qualquer coisa dura" a 5150 km, uma vez que a velocidade de propagação das ondas aumenta. Visto que as ondas P se deslocam com mais facilidade em meios sólidos do que em meios líquidos, é de supor a existência de uma núcleo interno no estado sólido. À fronteira entre o núcleo externo líquido e o núcleo interno sólido deu-se o nome de descontinuidade de Lehman.

Agora que já se sabia a estrutura do núcleo, faltava saber a sua composição.

A existência da magnetosfera indicava a abundância de ferro no núcleo. Através de estudos realizados em laboratório, que permitiram estabelecer uma relação entre a velocidade de propagação das ondas sísmicas e a densidade de diferentes materiais, foi possível concluir que o núcleo da Terra era essencialmente composto por ferro e níquel.

A existência de crusta e manto

As alterações na trajectória e na velocidade de propagaçãop das ondas P e S permitiu inferir a existência de outras camadas no interior da Terra, para além do núcleo.

Em 1909, Andrija Mohorovicic constatou, ao analisar os registos sismográficos do sismo que em Outubro desse ano ocorrera a sul de Zagreb, na actual Croácia, que as estações sismográficas mais próximas do epicentro registavam a chegada de dois conjuntos de ondas P e S.

Para explicar estas observações, Mohorivicic propôs a existência de uma descontinuidade a separar um meio superficial, no qual as  ondas se deslocam mais lentamente - a crusta -, de um meio mais profundo onde as ondas se deslocam mais rapidamente -  o manto. A descontinuidade que separa a crusta do manto ficou conhecida como descontinuidade de Mohorovicic ou de Moho.